JPH11249515A

JPH11249515A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11249515A
Application number: JP4928698A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 1999-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーリサイクル手段よりの現像手段での排
出トナーの回収を確実とし、画像かぶりや前の画像のゴ
ーストの発生を防止する画像形成装置を提供すること。【解決手段】トナーリサイクル手段は像形成体と対向
する磁性粒子搬送体上に形成される磁性粒子からなる磁
気ブラシであると共に、排出時は、像形成体へ付着させ
る単位面積当たりの最大トナー付着量を制御することを
特徴とする画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ＦＡＸ等の画像形成装置で、像形成体の周辺に帯電
手段、像露光手段、現像手段等を配置して画像形成を行
う電子写真方式の画像形成装置で、特に磁性粒子を用い
たトナーリサイクル手段を有する画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置の一
方式として、像形成体の周辺に帯電手段、像露光手段及
び現像手段を配置し、帯電手段による像形成体への帯電
と像露光手段による像露光とにより像形成体上に潜像を
形成し、該潜像を現像手段による接触反転現像により画
像形成を行う画像形成装置が用いられる。

【０００３】一方トナーの有効利用のため、画像形成の
後、像形成体上に残った転写残トナーをクリーニング手
段によりクリーニングし、該クリーニングトナーをスク
リュウパイプ等を用いて現像手段に搬送し、現像工程で
再使用するトナーリサイクル方法が一般的に用いられて
いる。しかしながら、このスクリュウパイプを用いてク
リーニングトナーを搬送するトナーリサイクル方法は機
構が複雑となるため、トナーリサイクル手段としてロー
ラ状の部材を用い、像担持体上の画像部の転写残トナー
を一旦像形成体より該ローラ状のトナーリサイクル手段
に回収し、非画像部においてトナーリサイクル手段上の
トナーを再度像形成体に排出（付着）させ現像手段へと
運び、現像手段により像形成体上のトナーを現像手段内
部に回収し再利用する方法が特開平８−１６６７５０号
公報、同８−１５２８３２号公報、同８−６４５４号公
報、同６−５１６７２号公報等により提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案によるローラ部材を用いたトナーリサイクル手段にお
いては、像形成体上の転写残トナーの像形成体への付着
力が強くトナーリサイクル手段への転写残トナーの回収
が良好に行われなかったり、トナーリサイクル手段への
付着力が強くトナーリサイクル手段より像形成体への排
出が良好に行われなかったりする。

【０００５】このため本願発明者らは、ローラ部材に代
えて磁性粒子搬送体上（スリーブ）に形成される磁性粒
子からなる磁気ブラシによるトナーリサイクル手段を用
いて、像形成体上の画像部（画像形成領域）の転写残ト
ナーを一旦像形成体より該磁気ブラシによるトナーリサ
イクル手段に回収し、非画像部（非画像形成領域）にお
いてトナーリサイクル手段上のトナーを再度像形成体に
排出（付着）させ、帯電手段にて再帯電して、現像手段
へと運び、現像手段（磁気ブラシ現像手段）により像形
成体上のトナーを現像手段内部に回収し再利用する方法
を検討しているが、像形成体上への単位面積当たりのト
ナーリサイクル手段よりの排出トナー量が多いと、排出
トナーのトナー層電位の寄与が大きくなって、現像手段
（磁気ブラシ現像手段）でのクリーニング用現像バイア
スによる排出トナーの回収が困難となり、転写材上に画
像かぶりや前の画像のゴーストが発生するという問題を
生じる。また、トナーリサイクル手段よりの排出トナー
量が多いとトナー層が多層となり、排出トナーを現像磁
気ブラシで摺擦しても、下層のトナー層は現像磁気ブラ
シと接触できずに擦り抜けてしまい、転写材上に画像か
ぶりや前の画像のゴーストが発生するという問題を生じ
る。

【０００６】本発明は上記の問題点を改良し、トナーリ
サイクル手段よりの現像手段での排出トナーの回収を確
実とし、画像かぶりや前の画像のゴーストの発生を防止
する画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００７】また、像形成体の周辺には現像手段や像露
光手段や帯電手段等のプロセス手段が数多く配置され、
これらのプロセス手段の小型化と共に、像形成体の周辺
に配置されるトナーリサイクル手段も基本的に小型であ
ることが望まれる。しかしながら、磁性粒子の劣化やジ
ャム等のトラブル時に起きる未転写トナー像、特にベタ
画像の未転写トナー像のクリーニングにも対応できるも
のでなければならない。

【０００８】本発明は上記の問題点をも改良し、小型で
適正な大きさで、かつ磁性粒子の劣化やベタ画像やジャ
ム等のトラブル時に起きる未転写トナー像のクリーニン
グにも対応できるトナーリサイクル手段を有する画像形
成装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像形成体上
の画像形成領域の転写残トナーを一旦回収した後、非画
像形成領域で前記像形成体上に排出し、前記像形成体上
の潜像を現像する現像手段へ回収するトナーリサイクル
手段を有する画像形成装置において、前記トナーリサイ
クル手段は前記像形成体と対向する磁性粒子搬送体上に
形成される磁性粒子からなる磁気ブラシであると共に、
排出時は、前記像形成体へ付着させる単位面積当たりの
最大トナー付着量を制御することを特徴とする画像形成
装置によって達成される（第１の発明）。

【００１０】また、上記目的は、像形成体上の画像形成
領域の転写残トナーを一旦回収した後、非画像形成領域
で前記像形成体上に排出し、前記像形成体上の潜像を現
像する現像手段へ回収するトナーリサイクル手段を有す
る画像形成装置において、前記トナーリサイクル手段は
前記像形成体と対向する磁性粒子搬送体上に形成される
磁性粒子からなる磁気ブラシであると共に、前記磁気ブ
ラシのトナー濃度に合わせて排出時間を調整することを
特徴とする画像形成装置によって達成される（第２の発
明）。

【００１１】また、上記目的は、像形成体上の画像形成
領域の転写残トナーを一旦回収した後、非画像形成領域
で前記像形成体上に排出し、前記像形成体上の潜像を現
像する現像手段へ回収するトナーリサイクル手段を有す
る画像形成装置において、前記トナーリサイクル手段は
前記像形成体と対向する磁性粒子搬送体上に形成される
磁性粒子からなる磁気ブラシであると共に、前記磁気ブ
ラシのトナー濃度に合わせてトナー排出条件を調整する
ことを特徴とする画像形成装置によって達成される（第
３の発明）。

【００１２】また、上記目的は、像形成体上の画像形成
領域の転写残トナーを一旦回収した後、非画像形成領域
で前記像形成体上に排出し、前記像形成体上の潜像を現
像する現像手段へ回収するトナーリサイクル手段を有す
る画像形成装置において、前記トナーリサイクル手段は
前記像形成体と対向する磁性粒子搬送体上に形成される
磁性粒子からなる磁気ブラシであると共に、前記現像手
段に収納される磁性粒子に対し、前記トナーリサイクル
手段に収納される磁性粒子量は１０〜３０ｗｔ％である
ことを特徴とする画像形成装置によって達成される（第
４の発明）。

【００１３】また、上記目的は、像形成体上の画像形成
領域の転写残トナーを一旦回収した後、非画像形成領域
で前記像形成体上に排出し、前記像形成体上の潜像を現
像する現像手段へ回収するトナーリサイクル手段を有す
る画像形成装置において、前記トナーリサイクル手段は
前記像形成体と対向する磁性粒子搬送体上に形成される
磁性粒子からなる磁気ブラシであると共に、未転写トナ
ー像の前記トナーリサイクル手段によるクリーニング時
は、前記トナーリサイクル手段を動作させず、前記像形
成体を帯電する帯電手段による再帯電後、前記現像手段
で回収することを特徴とする画像形成装置によって達成
される（第５の発明）。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。なお、本願の記載は請求項の技術的範囲や用語の
意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の
実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示
すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限
定するものではない。

【００１５】本発明の請求項１にかかわる発明とその他
の各発明に共通する画像形成装置の一実施形態の画像形
成プロセスおよび各機構の構成、機能について、図１な
いし図６を用いて説明する。図１は、本発明に共通する
画像形成装置の一実施形態を示すレーザプリンタの断面
構成図であり、図２は、トナーリサイクル手段の拡大図
であり、図３は、トナーリサイクル手段のリサイクルバ
イアスの作動域を示す図であり、図４は、転写残トナー
の現像手段への回収方法を示す図であり、図５は、本発
明の問題点を示す図であり、図６は、磁性粒子搬送体に
形成される磁気ブラシの拡大図である。

【００１６】図１ないし図４によれば、像形成体として
の感光体ドラム１０は、例えば周速（線速度）１５０ｍ
ｍ／ｓｅｃで図１に矢印で示す方向に駆動回転され、コ
ロナ帯電装置としてのスコロトロン帯電器１１により周
面に対しトナーと同極性（本実施形態においてはマイナ
ス極性）のコロナ放電により一様に帯電された後、像露
光手段としての露光光学系１２により画像信号に基づい
た像露光が行われる。

【００１７】露光光学系１２は不図示のレーザ光源から
発光されるレーザ光を回転多面鏡１２ｂにより回転走査
し、ｆθレンズ１２ｃ、反射ミラー１２ｄ等を経て感光
体ドラム１０上に潜像を形成する。

【００１８】トナー粒子とキャリア粒子とで構成される
二成分現像剤により現像する現像手段（磁気ブラシ現像
手段ともいう）である現像器１３が設けられていて、感
光体ドラム１０に形成された潜像の現像が現像剤を担持
する現像スリーブ１３１によって行われる。現像は現像
剤搬送体としての現像スリーブ１３１と感光体ドラム１
０との間にトナーと同極性（本実施形態においてはマイ
ナス極性）の直流電圧と該直流電圧に交流電圧とが重畳
された現像バイアスが印加される接触の反転現像にて行
われる。上記現像剤に用いられるトナーとしては後述す
る転写残トナーの回収効率の良い球形トナーが好ましく
用いられる。

【００１９】本発明においてはトラブルによる現像剤と
磁性粒子の混合も考えられ、現像手段の現像剤のキャリ
ア粒子（現像手段に収納される磁性粒子ともいう）と後
述するトナーリサイクル手段での磁性粒子とは同じもの
を用いるのが好ましい。

【００２０】この観点から磁性粒子と共通使用可能なキ
ャリア粒子を有する上記現像剤には、次のようなキャリ
ア粒子及びトナー粒子からなる現像剤を用いることが好
ましい。

【００２１】一般に磁性キャリア粒子は平均粒径が大き
いと、現像剤搬送体としての現像スリーブ１３１上に形
成される現像磁気ブラシの穂の状態が粗くなるために、
現像バイアスの電界により振動を与えながら静電潜像を
現像しても、トナー像にムラが現れ易く、穂におけるト
ナー濃度が低くなるので高濃度の現像が行われない等の
問題点がある。この問題点を解消するには、磁性キャリ
ア粒子の平均粒径を小さくすればよく、実験の結果重量
平均粒径が１００μｍ以下であると上記問題点は発生し
ないことが判明した。しかし、磁性キャリアの粒径が小
さ過ぎると、トナー粒子と共に感光体ドラム１０表面に
付着するようになったり、飛散し易くなる。これらの現
象はキャリアに作用する磁界の強さ、それによるキャリ
アの磁化の強さにも関係するが、一般的には、磁性キャ
リアの重量平均粒径が４０μｍ以下になると次第に上記
傾向が出始め、３０μｍ以下で顕著に現れるようにな
る。従って、この現像器１３では現像剤の磁性キャリア
には、重量平均粒径が好ましくは１００μｍ以下であ
り、４０μｍ以上であるものが好適に用いられる。な
お、磁性キャリアが球形化されていると、トナー粒子と
キャリア粒子の攪拌性及び現像剤の搬送性を向上させ、
さらにトナーの荷電制御性を向上させて、トナー粒子同
志やトナー粒子とキャリア粒子の凝集を起こりにくくす
るので好ましい。

【００２２】このような現象や条件はトナーリサイクル
手段においても同様である。

【００２３】上記の如き磁性キャリアは、磁性体として
従来の磁性キャリアにおけると同様の、鉄、クロム、ニ
ッケル、コバルト等の金属、あるいはそれらの化合物や
合金、例えば、四三酸化鉄，γ−酸化第二鉄、二酸化ク
ロム、酸化マンガン、フェライト、マンガン−銅系合
金、といった強磁性体の球形化された粒子、又はそれら
の磁性体粒子の表面をスチレン系樹脂、ビニル系樹脂、
エチレン系樹脂、ロジン変性樹脂、アクリル系樹脂、ポ
リアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等の樹
脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂で球状に被覆するか、あ
るいは、磁性体微粒子を分散して含有した樹脂の球状粒
子を作るかして得られた粒子を、従来公知の平均粒径選
別手段で粒径選別することによって得られる。

【００２４】なお、キャリア粒子を前述のように樹脂等
によって球状に形成することは、先に述べた効果の他
に、現像剤搬送担体に形成される現像剤層が均一とな
り、また、現像剤搬送担体に高いバイアス電圧を印加す
ることが可能になるという効果も与える。即ち、キャリ
ア粒子が樹脂等によって球形化されていることは、
（１）一般にキャリア粒子は長軸方向に磁化吸着され易
いが、球形化によってその方向性がなくなり、従って、
現像剤層が均一に形成され、局所的に抵抗の低い領域や
層厚のムラの発生を防止する。（２）キャリア粒子の高
抵抗化と共に、従来のキャリア粒子に見られるようなエ
ッジ部がなくなって、エッジ部への電界の集中が起こら
なくなり、その結果、現像剤搬送担体に高いバイアス電
圧を印加しても、電極部材や感光体ドラム１０面に放電
して静電潜像を乱したり、バイアス電圧がブレークダウ
ンしたりすることが起こらない、という効果を与える。
この高いバイアス電圧を印加できるということは、振動
電界下での現像における先に述べたような効果を十分に
発揮させることができるということである。そして、以
上のような効果を奏するキャリア粒子の球形化には前述
のようなワックスも用いられるが、キャリアの耐久性等
からすると、前述のような樹脂を用いたものが好まし
く、さらに、キャリア粒子の抵抗率が１０⁸Ωｃｍ以
上、特に１０¹³Ωｃｍ以上の絶縁性を有する磁性粒子を
形成したものが好ましい。この抵抗率は、粒子を０．５
０ｃｍ²の断面を有する容器に入れてタッピングしたの
ち、詰められた粒子上に１ｋｇ／ｃｍ²の荷重を掛け、
荷重と底面電極との間に１０００Ｖ／ｃｍの電界が生ず
る電圧を印加したときの電流値を読み取ることで得られ
る値であり、この抵抗率が低いと、現像剤搬送担体にバ
イアス電圧を印加した場合に、キャリア粒子に電荷が注
入されて、感光体ドラム１０面にキャリア粒子が付着し
易くなったり、あるいはバイアス電圧のブレークダウン
が起こり易くなったりする。

【００２５】以上を総合して、磁性キャリア粒子は、少
なくとも長軸と短軸の比が３倍以下であるように球形化
されており、針状部やエッジ部等の突起がなく、抵抗率
が１０⁸Ωｃｍ以上好ましくは１０¹³Ωｃｍ以上である
ことが適正条件である。そして、このような磁性キャリ
ア粒子は、球状の磁性体粒子を酸化皮膜形成等によって
高抵抗化すること、磁性体微粒子分散系のキャリアで
は、できるだけ磁性体の微粒子を用いて、分散樹脂粒子
形成後に球形化処理を施すこと、あるいはスプレードラ
イの方法によって分散樹脂粒子を得ること等によって製
造される。固定磁石を内部に有する現像スリーブ１３１
に安定して吸着させるべくキャリア粒子の磁化率は３０
〜７０ｅｍｕ／ｇであることが好ましい。

【００２６】このような現象や条件はトナーリサイクル
手段においても同様である。

【００２７】次に、トナー粒子について説明する。

【００２８】トナーの平均粒径が大きくなると、画像の
荒れが目立つようになる。通常、１０本／ｍｍ程度のピ
ッチで並んだ細線の解像力がある現像には、平均粒径１
０μｍ程度のトナーでも問題ないが、しかし、平均粒径
１〜５μｍの微粒子化したトナーを用いると、解像力は
格段に向上して、濃淡差も忠実に再現した鮮明な高画質
画像を与えるようになる。以上の理由からトナーの粒径
は平均粒径が１０μｍ以下、好ましくは１〜５μｍが適
正条件である。また、トナー粒子が電界に追随してトナ
ーリサイクル手段で回収、排出されるために、トナー粒
子の帯電量は３〜３０μＣ／ｇ（特に好ましくは１０〜
２０μＣ／ｇ）が望ましい。特に粒径の小さい場合は高
い帯電量が必要である。このような現象や条件はトナー
リサイクル手段においても同様である。

【００２９】上記の如きトナーは、従来のトナーと同様
の方法で得られる。即ち、従来のトナーにおける球形や
不定形の非磁性又は磁性のトナー粒子を平均粒径選別手
段によって選別したトナーを用いることができる。中で
も、トナー粒子が磁性体微粒子を含有した粒子であるこ
とが好ましく、特に磁性体微粒子の量が６０ｗｔ％以
下、特に３０ｗｔ％を超えないものが好ましい。トナー
粒子が磁性微粒子を含有したものである場合は、トナー
粒子が現像剤搬送担体に含まれる磁力の影響を受けるよ
うになるから、磁気ブラシの均一形成性が一層向上し
て、しかも、かぶりの発生が防止され、さらにトナー粒
子の飛散も起こりにくくなる。しかし、含有する磁性体
の量を多くし過ぎると、キャリア粒子との間の磁気力が
大きくなり過ぎて、十分な現像濃度を得ることができな
くなるし、また、磁性体微粒子がトナー粒子の表面に現
れるようになって、摩擦帯電制御が難しくなったり、ト
ナー粒子が破損し易くなったりする。

【００３０】またトナー形状としては球形トナーの方
が、不定形トナーより流動性が高く、像形成体との付着
力が小さく転写率が高いので、転写残トナーが像形成体
から回収し易いし、また排出もし易く好ましく、従来転
写材残トナーのクリーニングに用いられるクリーニング
ブレードだと、擦り抜けてしまい使えなかった小粒径の
トナーが使えるようになる。

【００３１】以上を纏めると、現像器１３において、好
ましいトナー粒子は、キャリア粒子について述べたよう
な樹脂及びさらには磁性体の微粒子を用い、それにカー
ボン等の着色成分や必要に応じて帯電制御剤等を加え
て、従来公知のトナー粒子製造方法と同様の方法によっ
て作ることができる平均粒径が１０μｍ以下、特に好ま
しくは１〜５μｍの粒子からなるものである。

【００３２】トナーリサイクル手段での磁性粒子におい
ても以上述べたと同様なキャリア粒子が好ましく用いら
れ、また現像器１３には、以上述べたような球状のキャ
リア粒子とトナー粒子とが従来の２成分現像剤における
と同様の割合で混合した現像剤が好ましく用いられる
が、これにはまた、必要に応じて粒子の流動滑りを良く
するための流動化剤や像担持体面の清浄化に役立つクリ
ーニング剤等が混合される。流動化剤としては、コロイ
ダルシリカ、シリコンワニス、金属石鹸あるいは非イオ
ン表面活性剤等を用いることができ、クリーニング剤と
しては、脂肪酸金属塩、有機基置換シリコンあるいはフ
ッ素等表面活性剤等を用いることができる。

【００３３】転写材である記録紙Ｐが転写材収納手段で
ある給紙カセット１５より、送り出しローラ１５ａによ
り送り出され、給送ローラ１５ｂにより給送されてタイ
ミングローラ１５ｃへ搬送される。

【００３４】記録紙Ｐは、タイミングローラ１５ｃの駆
動によって、感光体ドラム１０上に形成されたトナー画
像と同期がとられて、駆動ローラ１４ｄと従動ローラ１
４ｅとテンションローラ１４ｉとに張架される転写ベル
ト１４ａが設けられた転写手段としての転写ベルト装置
１４によって感光体ドラム１０と転写ベルト１４ａとの
間に形成されるニップ部（転写域）１４ｂへと給送さ
れ、転写ベルト１４ａを挟んで感光体ドラム１０と対向
して設けられトナーと逆極性（本実施形態においてはプ
ラス極性）の転写電圧が印加される転写器１４ｃによ
り、感光体ドラム１０の周面上の像が一括して記録紙Ｐ
上に転写される。

【００３５】転写手段としては、直接像形成体と対峙す
るコロナ転写器が用いられると転写材が無い場合のトナ
ー或いは転写材が有ってもその外側のトナーに対しコロ
ナ放電によりトナー極性を反転してしまい（本実施形態
においてはプラス極性としてしまい）、後述するトナー
と逆極性（本実施形態においてはプラス極性）のリサイ
クルバイアスが印加されるトナーリサイクル手段での像
形成体上の転写残トナーの回収を困難にさせる。上記の
転写ベルトや転写ローラでは、転写材外のトナーが極性
反転されることなくマイナス極性のままで転写手段側へ
転写され、トナーリサイクル手段での負荷が軽減される
ので転写ベルトや転写ローラが好ましく用いられる。

【００３６】転写材分離手段としてのコロナ放電器を用
いた分離器１４ｈにより転写ベルト装置１４から分離し
た記録紙Ｐは、少なくとも一方のローラの内部にヒータ
を有する加熱用定着ローラ１７ａと圧着ローラ１７ｂと
を有する定着装置１７へと搬送され、加熱用定着ローラ
１７ａと、圧着ローラ１７ｂとの間で熱と圧力とを加え
られることにより記録紙Ｐ上の付着トナーが定着され、
排紙ローラ１８により装置外部へ排出される。

【００３７】トナー像が形成される領域である画像形成
領域の転写後の感光体ドラム１０の周面上の転写残トナ
ー領域に残ったトナーは除電手段としての光除電器１６
により光除電され、感光体ドラム１０の電位レベルが略
ゼロとされた後、感光体ドラム１０と同方向に回転さ
れ、外周面に磁性粒子からなる磁気ブラシが形成される
磁性粒子搬送体であるスリーブ１１０を有するトナーリ
サイクル手段としてのトナーリサイクル装置１００にい
たり、直流（ＤＣ）バイアスＥ１に必要により交流（Ａ
Ｃ）バイアスＡＣ１が重畳されるリサイクルバイアスに
より、直流バイアスＥ１に図２の実線にて示すトナーと
逆極性（本実施形態においてはプラス極性）の３００〜
１５００Ｖのトナー回収バイアスが印加されるトナーリ
サイクル手段のスリーブ１１０によってスリーブ１１０
の外周面上の磁気ブラシに回収される。転写残トナー領
域での転写残トナーが完全に回収されるように、トナー
回収バイアス印加領域を画像形成領域よりも両側端をや
や長く形成する。交流バイアスＡＣ１としては周波数１
〜１０ｋＨｚ、電圧Ｖ_P-P５００〜２０００Ｖのｓｉｎ
波や矩形波のものが用いられる。なおＳ１は、トナーリ
サイクル装置１００の磁気ブラシのトナー濃度を測定
し、トナー濃度の検知や不図示の制御部を通してトナー
濃度の設定を行うための光反射方式を用いたトナー濃度
検知手段としてのトナー濃度検知装置であり、Ｓ２は、
箱体１２０の滞留部ＳＰ２の底部に設けられるコイルイ
ンダクタンスによるＬ検知やコンデンサによる容量検知
やインダクタンスコイル、コンデンサ等で構成されたコ
ルピッツ発振回路等を用いたトナー濃度検知手段として
のトナー濃度検知装置である。

【００３８】光除電器１６の光除電により感光体ドラム
１０の電位レベルが略ゼロとされ感光体ドラム１０への
転写残トナーの静電的な吸着力が弱められ、転写残トナ
ーが移動し易く、転写残トナーのトナーと逆極性（プラ
ス極性）のトナー回収バイアスが印加されるスリーブ１
１０上の磁気ブラシへの転写が容易となり回収効率が向
上される。

【００３９】上記トナーリサイクル装置１００の磁気ブ
ラシを形成する磁性粒子としては、転写残トナーの回収
と排出とを良好とするため、現像器１３に用いる現像剤
として二成分現像剤を使用した場合、前述したキャリア
粒子と同粒径の重量平均粒径が４０〜１００μｍの磁性
粒子が用いられるが、組成は前述した現像手段に用いら
れるキャリア粒子と同様の組成によるものが用いられ
る。また磁性粒子をキャリア粒子と同径のものを選ぶこ
とにより、磁性粒子が現像器１３内に入っても感光体ド
ラム１０に付着しないので問題を生じない。同じ理由か
ら抵抗率や磁化率も同じものを選ぶのが好ましい。むろ
ん、トナーリサイクル装置１００で感光体ドラム１０に
付着するのを防止するために、磁性粒子をキャリア粒子
より大きい粒径や抵抗率や磁化率を選んでもよい。

【００４０】次に、転写残トナー領域通過後の画像形成
領域間の非画像形成領域においてリサイクルバイアスの
直流バイアスＥ１を、図２の点線にて示すトナーと同極
性（本実施形態においてはマイナス極性）の−３００〜
−１５００Ｖが印加されるトナー排出バイアスに切替
え、スリーブ１１０上の磁気ブラシに付着する回収トナ
ーを感光体ドラム１０上に排出（付着）させる。トナー
排出バイアス印加領域はトナー回収バイアス印加領域間
であり、画像形成領域間（非画像形成領域）よりもやや
短く設定する（図３参照）。この際、感光体ドラム１０
には光除電器１６による光除電が行われる。光除電によ
り感光体ドラム１０の電位レベルは略ゼロとされ排出ト
ナーの感光体ドラム１０への付着を容易とする。

【００４１】図４の（ａ）に示すように、電位レベルを
略ゼロとされた感光体ドラム１０上にトナー層が形成さ
れる。付着トナーはトナー排出バイアスによりマイナス
極性をもって感光体ドラム１０に付着しており、トナー
層の電位レベルは略−５０Ｖ程度である。

【００４２】続いて、排出トナーが付着された感光体ド
ラム１０に帯電手段としてのスコロトロン帯電器１１に
よりトナーと同極性（本実施形態においてはマイナス極
性）の直流電圧により感光体ドラム１０の表面電位が−
７５０Ｖに再帯電が行われると、図４の（ｂ）に示すよ
うに、内訳は感光体ドラム１０の表面の電位レベルが例
えば−６５０Ｖ程度に帯電され、付着しているトナー層
の電位レベルは再帯電により少し上昇し−１００Ｖ程度
となる。

【００４３】この状態で再帯電され感光体ドラム１０に
付着された排出トナーが現像器１３に至り、図４の
（ｃ）に示すように、感光体電位より低いトナーと同極
性（本実施形態においてはマイナス極性）の−１００〜
−６５０Ｖのクリーニング用現像バイアスが印加された
現像器１３の現像スリーブ１３１の現像剤に擦過され
て、感光体ドラム１０上より現像器１３へとクリーニン
グ（回収）される。この際、トナーが全て回収されなく
ても、次の画像形成域には使用しないので画像上の問題
は生じない。また、このクリーニング用現像バイアスは
画像形成時の反転現像に用いる現像バイアスと同じ或い
は低めの値に設定することによりトナーを現像スリーブ
１３１に引き付ける。しかしながら、感光体ドラム１０
上への単位面積当たりのトナーリサイクル装置１００よ
りの排出トナー量が多いと、図５に示すように、現像器
１３でのクリーニング用現像バイアスの電位よりも再帯
電される排出トナーのトナー層電位の寄与が大きくなっ
て、マージンとして感光体電位と２００〜３００Ｖの差
が必要なクリーニング用現像バイアス電位とが近くなっ
てクリーニング性が低下し、現像器１３（磁気ブラシ現
像手段）でのクリーニング用現像バイアスによる排出ト
ナーの回収が困難となり、転写材上に画像かぶりや前の
画像のゴーストが発生したり、また、トナーリサイクル
装置１００よりの排出トナー量が多いとトナー層が多層
となり、排出トナーを現像磁気ブラシで摺擦しても、下
層のトナー層は現像磁気ブラシと接触できずに擦り抜け
てしまい、転写材上に画像かぶりや前の画像のゴースト
が発生したりするので、クリーニング性を低下させない
ように、排出トナーの感光体ドラム１０へ付着させる単
位面積当たりの付着量を、後述する条件設定により、現
像磁気ブラシでの確実な回収が行われる１ｍｇ／ｃｍ²
以内のトナー付着量、また２層以内のトナー層を最大ト
ナー付着量とし、トナー付着量をそれ以下となるように
制御する（請求項１の発明）。

【００４４】トナーリサイクル装置１００、スコロトロ
ン帯電器１１及び現像器１３により残留トナーを除去さ
れた感光体ドラム１０は再びスコロトロン帯電器１１に
よって一様帯電を受け、次の画像形成サイクルにはい
る。

【００４５】上記の説明におけるスリーブ１１０の磁気
ブラシによるトナー回収及びトナー排出において、除電
手段としての光除電器１６による光除電が無いと感光体
電位が凹凸を有しているため、特に画像形成領域のエッ
ジ部でのトナー付着力が低減されない。そのため光除電
を行い感光体電位を平滑化し、均一で高い回収或いは排
出を可能とさせる。この方が現像手段でのトナー回収も
容易とさせる。また、トナーは静電的な電気力により感
光体ドラム１０に吸着されており、再帯電時に帯電手段
を汚すことがないので帯電手段として帯電ローラを用い
ることも可能となる。

【００４６】また、トナーリサイクル手段による排出ト
ナーを感光体ドラム１０より現像器１３へ回収し易いよ
うに、現像器１３の現像方法としては上記の二成分磁気
ブラシを用いた接触現像の他に、磁性トナー或いは非磁
性トナーを用いた一成分接触現像が用いられる。また、
現像剤に用いられる一成分、二成分用トナーは高画質が
可能な球形の重合トナー等が好ましい。球形トナーは感
光体ドラム１０や磁性粒子との付着力が小さく静電気的
に移動しやすいことから、粉砕トナー（不定形トナー）
と比較して、高い回収効率と高い排出効率とを有する。
従来、一般的なゴムブレードでのクリーニングの際、ブ
レードより擦り抜けが生じ易いとされる球形トナーを本
発明では好ましいトナーとして用いることが可能とな
る。

【００４７】図２によれば、トナーリサイクル手段とし
てのトナーリサイクル装置１００は回転する感光体ドラ
ム１０と対向し、感光体ドラム１０と同方向に回転され
る磁性粒子搬送体としての、例えばアルミ材やステンレ
ス材を用いた円筒状のスリーブ１１０と、該スリーブ１
１０の内部に設けられるＮ、Ｓ極よりなる磁石体１１１
と、磁石体１１１によりスリーブ１１０の外周面上に形
成される磁性粒子からなる磁気ブラシとにより構成され
る。トナーリサイクル装置１００には、磁石Ｓ２と対向
して設けられ、磁気ブラシを形成する磁性粒子の通過量
を規制するための規制部材としての規制板１２１と、規
制板１２１の背面（感光体ドラム１０と反対側の面）に
密着して箱状の保持部材１２２が規制板１２１と一体化
して設けられ、箱体１２０が形成される。箱体１２０を
構成する保持部材１２２の上部（箱体１２０の内部）に
磁性粒子の滞留部ＳＰ２を形成する。また転写残トナー
の回収、排出を行うクリーニング部ＣＬの位置からスリ
ーブ１１０の回転方向下流の滞留部ＳＰ２までの間のス
リーブ１１０の背部に開放部ＳＰ１を形成する。磁気ブ
ラシの回転により磁気ブラシ内の異物や、後述する開口
部ＳＰ３よりの異物が開放部ＳＰ１の空間に落下され
る。これにより磁気ブラシ内の異物の滞留が防止され
る。トナーリサイクル装置１００の底部に溜まった異物
は回収スクリュウ１２３により不図示の回収容器に回収
される。

【００４８】後述するように、小型化されるトナーリサ
イクル装置１００に保有される磁性粒子の量は１００〜
４００ｇが好ましく、また、上記滞留部ＳＰ２は均一な
磁性粒子層を形成するための溜めであり、転写材トナー
を回収（収納）できる程度の量で、スリーブ１１０の数
回転で排出できる量を滞留部ＳＰ２に保有することが好
ましく、滞留部ＳＰ２内に保有する磁性粒子は、規制板
１２１を通過するスリーブ１１０の１回転当たりの磁性
粒子通過量の２〜１０倍程度が、画像形成領域で転写材
トナーを回収し、非画像形成領域で回収トナーを排出す
るのに好ましく、滞留部ＳＰ２内に保有する磁性粒子量
は４０〜２００ｇ程度であることが好ましい。磁性粒子
の量を多くすると、回収能力は上がるが排出時間が長く
かかり、非画像形成領域をできるだけ減らしてコピー速
度を速くするために、出来る限り短く設定したい非画像
形成領域での排出を困難とさせる。また磁性粒子の量を
少なくすると、排出時間は短くなるが少ないトナー回収
量でもトナー濃度が高くなるので、回収能力が低下した
り、フィルミングにより像形成体の耐久性がなくなる。

【００４９】上記により、適量の磁性粒子が滞留部内に
収納されて均一な磁性粒子層が形成され、回収能力と排
出能力とのバランスが保たれる。

【００５０】また規制板１２１と保持部材１２２とによ
り形成される箱体１２０での滞留部ＳＰ２を設けること
により、滞留部ＳＰ２内の規制板１２１の背部に、保持
部材１２２で囲まれる図２に一点鎖線で示す磁性粒子の
循環路が形成される。循環路は磁石Ｎ２、Ｎ３の磁界下
で形成され反撥磁界によりスリーブ１１０表面より磁性
粒子が落下し良好な循環路が形成される。更に箱体１２
０の規制板１２１と反対側に保持部材１２２の開口部Ｓ
Ｐ３を設ける。開口部ＳＰ３の保持部材１２２の頂点位
置に対応する磁石Ｓ３の磁力によりスリーブ１１０上の
磁性粒子はこぼれ落ちず、非磁性の異物のみが磁性粒子
が回転される循環路より開口部ＳＰ３を通して箱体１２
０の外部に落下される。

【００５１】上記により、滞留部内の磁性粒子に混入し
た紙粉等の異物が良好に除去され、トナーリサイクル手
段の規制部材での磁性粒子のつまりが防止され、安定し
た磁性粒子層と良好な磁気ブラシが形成される。また異
物の混入による磁性粒子の帯電性や流動性の劣化が防止
される。

【００５２】図２及び図６によれば、前述したように、
トナーリサイクル手段としてのトナーリサイクル装置１
００は回転する感光体ドラム１０と対向し、クリーニン
グ部ＣＬにおいて感光体ドラム１０と同方向に回転され
る磁性粒子搬送体としての、例えばアルミ材やステンレ
ス材を用いた円筒状のスリーブ１１０と、該スリーブ１
１０の内部に設けられるＮ、Ｓ極よりなる磁石体１１１
と、磁石体１１１によりスリーブ１１０の外周面上に形
成される磁性粒子からなる磁気ブラシとにより構成され
る。トナー像が形成される領域である画像形成領域の転
写残トナーは、感光体ドラム１０と同方向に回転され、
外周面に磁性粒子からなる磁気ブラシが形成される磁性
粒子搬送体であるスリーブ１１０を有するトナーリサイ
クル手段としてのトナーリサイクル装置１００にいた
り、直流（ＤＣ）バイアスＥ１に必要により交流（Ａ
Ｃ）バイアスＡＣ１が重畳されるリサイクルバイアスに
より、直流バイアスＥ１に図２の実線にて示すトナーと
逆極性（本実施形態においてはプラス極性）の３００〜
１５００Ｖのトナー回収バイアスが印加されるトナーリ
サイクル手段のスリーブ１１０によってスリーブ１１０
の外周面上の磁気ブラシに回収される。次に、転写残ト
ナー領域通過後の画像形成領域間の非画像形成領域にお
いてリサイクルバイアスの直流バイアスＥ１を、図２の
点線にて示すトナーと同極性（本実施形態においてはマ
イナス極性）の−３００〜−１５００Ｖが印加されるト
ナー排出バイアスに切替え、スリーブ１１０上の磁気ブ
ラシに付着する回収トナーを感光体ドラム１０上に排出
（付着）させ、スコロトロン帯電器１１により再帯電さ
れた排出トナーが現像手段である現像器１３の現像スリ
ーブ１３１によりクリーニング（回収）される。トナー
リサイクル装置１００の交流バイアスＡＣ１としては周
波数が１〜１０ｋＨｚ、電圧がＶ_p-p５００〜２０００
Ｖのｓｉｎ波や矩形波のものが用いられる。

【００５３】またトナーリサイクル装置１００の磁気ブ
ラシを形成する磁性粒子としては、転写残トナーの回収
と排出とを良好とするため、現像手段に用いる現像剤と
して二成分現像剤を使用した場合、前述したキャリア粒
子と同粒径の重量平均粒径が４０〜１００μｍの磁性粒
子が用いられが、組成は前述した現像手段に用いられる
キャリア粒子と同様の組成によるものが用いられる。ま
た磁性粒子をキャリア粒子と同径或いは大きい粒径のも
のを選ぶことにより、磁性粒子が現像手段内に入っても
感光体ドラム１０に付着しないので問題を生じない。同
じ理由から抵抗率や磁化率も同じ或いは大きいものを選
ぶのが好ましい。

【００５４】磁気ブラシによるトナー回収と排出とが良
好に行われるためには、回収時には密な磁気ブラシで転
写残トナーが付着する感光体ドラム１０を擦ることが回
収能力がよく、逆に排出時には疎な磁気ブラシでソフト
に感光体ドラム１０を擦過することが排出能力を高め
る。このためスリーブ１１０上に形成される磁気ブラシ
の感光体ドラム１０との擦過速度としては感光体ドラム
１０の速度の０．５〜１．５倍で感光体ドラム１０と同
方向に回転させてやることが、感光体ドラム１０上のト
ナーを包むようにして回収、排出を行うのでよい。擦過
速度が０．５倍未満の場合、トナーが感光体ドラム１０
上よりとれない。また１．５倍を越えると、トナーや磁
性粒子の飛散が起こり易い。

【００５５】更に、トナーの回収、排出を行う磁気ブラ
シ擦過部での磁気ブラシ中の磁性粒子の充填率は０．０
５〜０．３０（５〜３０％）とすることが、磁性粒子に
付着するトナーを、スリーブ１１０の表面部（磁気ブラ
シの下層）から感光体ドラム１０の表面部（磁気ブラシ
の上層）まで磁性粒子の穂に沿って移動し易くするので
良い。なお充填率の測定は擦過部でのＮｉｐ部分に含ま
れる磁性粒子の体積を、Ｎｉｐ部分の空間体積で割った
もので定義される。充填率が０．０５（５％）未満の場
合、磁気ブラシとしての能力が無くなり感光体ドラム１
０上のトナーがとれない。また０．３０（３０％）を越
えると、磁性粒子が密となり過ぎ、磁性粒子中でのトナ
ー移動が行われにくくなり、回収、排出が良好に行われ
ない。即ち磁気ブラシ中の磁性粒子量が多すぎると、磁
性粒子に付着するトナーの排出に時間がかかり非画像形
成領域を長くとらねばならず、次の画像形成が遅れてし
まう。また像形成体からのトナーの回収能力が低下し、
十分なクリーニング能力が発揮できなくなる。

【００５６】またトナーリサイクル装置１００の磁気ブ
ラシを形成する磁性粒子の組成は前述した現像手段に用
いられるキャリア粒子と同様の組成によるものが用いら
れるが、磁性粒子の粒径は転写残トナーの回収と排出と
を良好とするため、重量平均粒径が４０〜１００μｍの
磁性粒子が用いられる。粒径が小さく重量平均粒径が４
０μｍ未満の場合、磁気ブラシの穂が密となり、摺擦力
が弱かったり、磁気ブラシ下層へのトナーの移動がしに
くく回収が良好に行われない。またトナーが感光体ドラ
ム１０へ付着し易いという問題も生ずる。また粒径が大
きく重量平均粒径が１００μｍを越えると、磁気ブラシ
の穂が荒く磁性粒子がトナーに十分擦過しないので、筋
むら状にクリーニング不良のトナーが残ってしまう。

【００５７】更に、磁気ブラシの磁性粒子の搬送量を２
０〜１００ｍｇ／ｃｍ²として磁気ブラシを形成する。
この範囲においては、摺擦力を持ちながら下層までトナ
ーが引き込まれたり、下層からトナーが引き出されたり
する適正な密度と高さを有する穂がスリーブ１１０上に
形成される。搬送量が少なく２０ｍｇ／ｃｍ²未満の場
合、磁気ブラシの穂が荒く磁性粒子がトナーに十分擦過
しないので、筋むら状にクリーニング不良のトナーが残
ってしまう。また搬送量が多く１００ｍｇ／ｃｍ²を越
えると、磁気ブラシの穂が密となり、摺擦力が弱かった
り、磁気ブラシ下層へのトナーの移動がしにくく回収が
良好に行われない。またトナーが感光体ドラム１０へ付
着し易いという問題も生ずる。

【００５８】上記の如く、磁性粒子の重量平均粒径が４
０〜１００μｍであると共に、磁気ブラシの磁性粒子の
搬送量が２０〜１００ｍｇ／ｃｍ²であり、且つ前述し
たように、磁気ブラシを感光体ドラム１０と同方向に感
光体ドラム１０の回転速度の０．５〜１．５倍の速度で
回転すると共に、磁気ブラシでの磁性粒子の充填率を
０．０５〜０．３とすることが、磁気ブラシの穂の密度
や強さを適正とし、転写残トナーの回収と排出を良好に
行うために好ましい。

【００５９】また磁性粒子の磁化率は３０〜７０ｅｍｕ
／ｇであることが好ましい。磁化率が小さく３０ｅｍｕ
／ｇ未満の場合、磁気ブラシの穂が密となり、摺擦力が
弱かったり、磁気ブラシ下層へのトナーの移動がしにく
く回収が良好に行われない。またトナーが感光体ドラム
１０へ付着し易い。また磁化率が大きく７０ｅｍｕ／ｇ
を越えると、磁気ブラシの穂が荒く磁性粒子がトナーに
十分擦過しないので、筋むら状にトナーが残ってしま
う。また磁性粒子の抵抗率は１０⁸Ω・ｃｍ以上の絶縁
性を有することが好ましく、交流を印加する際、感光体
ドラム１０と磁性粒子との間で放電を起こさずに電界が
形成されトナーの回収、排出を行うことができる。この
抵抗率は、粒子を０．５０ｃｍ²の断面を有する容器に
入れてタッピングしたのち、詰められた粒子上に１ｋｇ
／ｃｍ²の荷重を掛け、荷重と底面電極との間に１００
０Ｖ／ｃｍの電界が生ずる電圧を印加したときの電流値
を読み取ることで得られる値である。

【００６０】上記により、転写残トナーのトナーリサイ
クル手段での回収と排出とがバランスして良好に行われ
る磁気ブラシが形成される。

【００６１】以下に説明する制御により、転写残トナー
回収時の磁気ブラシのトナー濃度は通常５〜８％の濃度
である現像手段の現像剤濃度より低く２〜５％で制御す
ることが好ましい。

【００６２】トナー濃度の制御は、図２にて前述した光
反射式のトナー濃度検知装置Ｓ１、或いはコイルインダ
クタンスによるＬ検知やコンデンサによる容量検知やイ
ンダクタンスコイル、コンデンサ等で構成された発振回
路等を用いたトナー濃度検知装置Ｓ２の検知信号によ
り、不図示の制御部を通して行われる。

【００６３】制御としては、不図示の制御部を通して、
トナー排出或いは回収バイアスの直流バイアスＥ１の絶
対値を３００〜１５００Ｖの範囲内で変更したり、ｓｉ
ｎ波や矩形波が用いられる交流バイアスＡＣ１の周波数
を１〜１０ｋＨｚの範囲内で変更したり、交流バイアス
ＡＣ１の電圧をＶ_P-P５００〜２０００Ｖの範囲内で変
更したり、交流バイアスＡＣ１として矩形波が用いられ
る場合には、矩形波のデュティ比を変えて直流成分を変
更したり、スリーブ１１０の回転数を変更したり、バイ
アスの印加時間を調整したり、紙間を制御し、非画像形
成領域の幅を変更してトナー排出時間を調整すること等
の条件変更により行う。条件変更による設定は、１コピ
ー毎、１プリント毎、或いは例えば１０枚、５０枚等の
所定コピー枚数毎に行われる。

【００６４】上記により、トナーリサイクル手段よりの
現像手段での排出トナーの回収が確実となり、画像かぶ
りや前の画像のゴーストの発生が防止される。

【００６５】請求項２にかかわる発明について、図７を
用いて説明する。図７は、排出時間の調整によるトナー
付着量の制御を示す図である。

【００６６】図７に示すように、トナーリサイクル装置
１００の磁性粒子のトナー濃度による感光体ドラム１０
へのトナー付着量（排出量）は、上述した直流バイアス
Ｅ１や交流バイアスＡＣ１やトナー排出バイアスの印加
時間の組み合わせにより、曲線ａ１，ａ２のように変化
する。その際、トナー濃度が高くなるとトナーの帯電量
が下がり付着量はトナー濃度に比例して増加せず、図７
に矢印にて示すように、トナー付着量が下がる。

【００６７】直流バイアスＥ１や交流バイアスＡＣ１を
固定して、設定条件を曲線ａ１の如く最大トナー付着量
（１ｍｇ／ｃｍ²、トナー２層）以下で最大トナー付着
量をオーバーしない最も近い曲線に設定しておき、トナ
ーリサイクル装置１００より感光体ドラム１０への排出
時間（トナー排出バイアスの印加時間）を調整して、規
定トナー濃度の２〜５％の範囲内で制御する。この際、
排出時間の調整に応じて紙間を制御する。磁性粒子のト
ナー濃度が低い場合にはトナー排出を行わなくともよ
い。

【００６８】上記におけるトナー排出条件の制御とし
て、バイアスを制御する場合は不図示の制御部を通し
て、トナー排出バイアスの直流バイアスＥ１の絶対値を
３００〜１５００Ｖの範囲内で変更したり、ｓｉｎ波や
矩形波が用いられる交流バイアスＡＣ１の周波数を１〜
１０ｋＨｚの範囲内で変更したり、交流バイアスＡＣ１
の電圧をＶ_P-P５００〜２０００Ｖの範囲内で変更した
り、交流バイアスＡＣ１として矩形波が用いられる場合
には、矩形波のデュティ比を変えて直流成分を変更した
りして行う。また、スリーブ１１０の回転数を変えて、
感光体ドラム１０への排出量を変更して行うこともでき
る。スリーブ１１０の線速は感光体ドラム１０の線速に
対し、１〜３倍の範囲で調整することが好ましい。

【００６９】上記により、トナーリサイクル手段よりの
排出トナーの回収が現像手段部で確実に行われるように
なり、画像かぶりや前の画像のゴーストの発生が防止さ
れる。

【００７０】請求項３にかかわる発明について、図８を
用いて説明する。図８は、トナー排出バイアスの調整に
よるトナー付着量の制御を示す図である。

【００７１】図８に示すように、トナーリサイクル装置
１００の磁性粒子のトナー濃度による感光体ドラム１０
へのトナー付着量（排出量）は、上述した直流バイアス
Ｅ１や交流バイアスＡＣ１やトナー排出バイアスの印加
時間の組み合わせにより、曲線ｂ１，ｂ２，ｂ３のよう
に変化する。その際、トナー濃度が高くなるとトナーの
帯電量が下がり付着量はトナー濃度に比例して増加せ
ず、高濃度部においてトナー付着量が下がる。

【００７２】トナーリサイクル装置１００より感光体ド
ラム１０への排出時間（トナー排出バイアスの印加時
間）を固定して、設定条件を曲線ｂ２の如く最大トナー
付着量（１ｍｇ／ｃｍ²、トナー２層）以下で最大トナ
ー付着量をオーバーしない最も近い曲線に設定してお
き、トナー濃度に応じてトナーリサイクル装置１００よ
り感光体ドラム１０へのトナー排出バイアスの直流バイ
アスＥ１の値や交流バイアスＡＣ１の電圧、周波数等を
調整して、規定トナー濃度の２〜５％の範囲内でトナー
排出バイアスを制御し、トナー付着量を調整する。この
際排出時間と共に、直流バイアスＥ１の値や交流バイア
スＡＣ１の電圧、周波数何れか１つを調整し、その他の
トナー排出バイアス条件を固定して曲線を設定し、トナ
ー排出バイアスの調整を行ってもよい。また排出時間と
共に、直流バイアスＥ１の値や交流バイアスＡＣ１の電
圧、周波数何れか１つを固定して曲線を設定し、その他
のトナー排出バイアス条件を調整してトナー排出を行っ
てもよい。磁性粒子のトナー濃度が低い場合にはトナー
排出を行わなくともよい。

【００７３】上記におけるトナー排出バイアスの制御と
しては、不図示の制御部を通して、トナー排出バイアス
の直流バイアスＥ１の絶対値を３００〜１５００Ｖの範
囲内で変更したり、ｓｉｎ波や矩形波が用いられる交流
バイアスＡＣ１の周波数を１〜１０ｋＨｚの範囲内で変
更したり、交流バイアスＡＣ１の電圧をＶ_P-P５００〜
２０００Ｖの範囲内で変更したり、交流バイアスＡＣ１
として矩形波が用いられる場合には、矩形波のデュティ
比を変えて直流成分を変更したりして行う。

【００７４】上記により、トナーリサイクル手段よりの
現像手段での排出トナーの回収が確実となり、画像かぶ
りや前の画像のゴーストの発生が防止される。

【００７５】請求項６または７にかかわる発明につい
て、前述した図２及び図３にて説明する。

【００７６】トナーリサイクル手段としてのトナーリサ
イクル装置１００は回転する感光体ドラム１０と対向
し、クリーニング部ＣＬにおいて感光体ドラム１０と同
方向に回転される磁性粒子搬送体としての、例えばアル
ミ材やステンレス材を用いた円筒状のスリーブ１１０
と、該スリーブ１１０の内部に設けられるＮ、Ｓ極より
なる磁石体１１１と、磁石体１１１によりスリーブ１１
０の外周面上に形成される磁性粒子からなる磁気ブラシ
とにより構成される。トナー像が形成される領域である
画像形成領域の転写残トナーは、感光体ドラム１０と同
方向に回転され、外周面に磁性粒子からなる磁気ブラシ
が形成される磁性粒子搬送体であるスリーブ１１０を有
するトナーリサイクル手段としてのトナーリサイクル装
置１００にいたり、直流（ＤＣ）バイアスＥ１に必要に
より交流（ＡＣ）バイアスＡＣ１が重畳されるリサイク
ルバイアスにより、直流バイアスＥ１に図２の実線にて
示すトナーと逆極性（本実施形態においてはプラス極
性）の３００〜１５００Ｖのトナー回収バイアスが印加
されるトナーリサイクル手段のスリーブ１１０によって
スリーブ１１０の外周面上の磁気ブラシに回収される。
次に、転写残トナー領域通過後の画像形成領域間の非画
像形成領域においてリサイクルバイアスの直流バイアス
Ｅ１を、図２の点線にて示すトナーと同極性（本実施形
態においてはマイナス極性）の−３００〜−１５００Ｖ
が印加されるトナー排出バイアスに切替え、スリーブ１
１０上の磁気ブラシに付着する回収トナーを感光体ドラ
ム１０上に排出（付着）させ、スコロトロン帯電器１１
により再帯電された排出トナーが現像手段である現像器
１３の現像スリーブ１３１によりクリーニング（回収）
される。トナーリサイクル装置１００の交流バイアスＡ
Ｃ１としては周波数が１〜１０ｋＨｚ、電圧がＶ_p-p５
００〜２０００Ｖのｓｉｎ波や矩形波のものが用いられ
る。

【００７７】またトナーリサイクル装置１００の磁気ブ
ラシを形成する磁性粒子としては、転写残トナーの回収
と排出とを良好とするため、現像手段に用いる現像剤と
して二成分現像剤を使用した場合、前述したキャリア粒
子と同粒径の重量平均粒径が４０〜１００μｍの磁性粒
子が用いられるが、組成は前述した現像手段に用いられ
るキャリア粒子と同様の組成によるものが用いられる。
また磁性粒子をキャリア粒子と同径或いは大きい粒径の
ものを選ぶことにより、磁性粒子が現像手段内に入って
も感光体ドラム１０に付着しないので問題を生じない。
同じ理由から抵抗率や磁化率も同じ或いは大きいものを
選ぶのが好ましい。

【００７８】トナー排出及び回収バイアスの直流バイア
スＥ１や交流バイアスＡＣ１や、トナー排出バイアスの
印加時間等の制御により、磁気ブラシのトナー濃度を通
常５〜８％の濃度である現像手段の現像剤濃度より低く
２〜５％で制御する。

【００７９】トナー濃度の変動でクリーニング性が変化
しない最小で適正な量として、トナーリサイクル装置１
００内の磁性粒子量は、トナー像の未転写率が５〜１０
％であることから、磁性粒子としてはそれより多い現像
器１３のキャリア粒子（現像手段に収納される磁性粒
子）の量の１０〜３０％の量とする。この量はまた、ベ
タ黒の未転写トナー像にも対応できる量である。トナー
リサイクル装置１００内の磁性粒子量を現像器１３の磁
性粒子の量の１０〜３０％の量とすることで、現像器１
３のトナー濃度とトナーリサイクル装置１００のトナー
濃度とが、同レベルのトナー濃度となるのでクリーニン
グ性（トナー濃度）をコントロールできる。

【００８０】またトナーリサイクル装置１００内の磁性
粒子量は、ジャム時等に生じるＡ−３画像のベタ黒の未
転写トナー像にも対応できる、１００〜４００ｇの量と
する。

【００８１】上記により、小型で適正な大きさで、かつ
磁性粒子の劣化やベタ画像やジャム等のトラブル時に起
きる未転写トナー像のクリーニングにも対応できるトナ
ーリサイクル手段とすることが可能となる。

【００８２】請求項８または９にかかわる発明につい
て、前述した図２及び図３にて説明する。

【００８３】トナーリサイクル手段としてのトナーリサ
イクル装置１００は回転する感光体ドラム１０と対向
し、クリーニング部ＣＬにおいて感光体ドラム１０と同
方向に回転される磁性粒子搬送体としての、例えばアル
ミ材やステンレス材を用いた円筒状のスリーブ１１０
と、該スリーブ１１０の内部に設けられるＮ、Ｓ極より
なる磁石体１１１と、磁石体１１１によりスリーブ１１
０の外周面上に形成される磁性粒子からなる磁気ブラシ
とにより構成される。トナー像が形成される領域である
画像形成領域の転写残トナーは、感光体ドラム１０と同
方向に回転され、外周面に磁性粒子からなる磁気ブラシ
が形成される磁性粒子搬送体であるスリーブ１１０を有
するトナーリサイクル手段としてのトナーリサイクル装
置１００にいたり、直流（ＤＣ）バイアスＥ１に必要に
より交流（ＡＣ）バイアスＡＣ１が重畳されるリサイク
ルバイアスにより、直流バイアスＥ１に図２の実線にて
示すトナーと逆極性（本実施形態においてはプラス極
性）の３００〜１５００Ｖのトナー回収バイアスが印加
されるトナーリサイクル手段のスリーブ１１０によって
スリーブ１１０の外周面上の磁気ブラシに回収される。
次に、転写残トナー領域通過後の画像形成領域間の非画
像形成領域においてリサイクルバイアスの直流バイアス
Ｅ１を、図２の点線にて示すトナーと同極性（本実施形
態においてはマイナス極性）の−３００〜−１５００Ｖ
が印加されるトナー排出バイアスに切替え、スリーブ１
１０上の磁気ブラシに付着する回収トナーを感光体ドラ
ム１０上に排出（付着）させ、スコロトロン帯電器１１
により再帯電された排出トナーが現像手段である現像器
１３の現像スリーブ１３１によりクリーニング（回収）
される。トナーリサイクル装置１００の交流バイアスＡ
Ｃ１としては周波数が１〜１０ｋＨｚ、電圧がＶ_p-p５
００〜２０００Ｖのｓｉｎ波や矩形波のものが用いられ
る。

【００８４】またトナーリサイクル装置１００の磁気ブ
ラシを形成する磁性粒子としては、転写残トナーの回収
と排出とを良好とするため、現像手段に用いる現像剤と
して二成分現像剤を使用した場合、前述したキャリア粒
子と同粒径の重量平均粒径が４０〜１００μｍの磁性粒
子が用いられが、組成は前述した現像手段に用いられる
キャリア粒子と同様の組成によるものが用いられる。ま
た磁性粒子をキャリア粒子と同径或いは大きい粒径のも
のを選ぶことにより、磁性粒子が現像手段内に入っても
感光体ドラム１０に付着しないので問題を生じない。同
じ理由から抵抗率や磁化率も同じ或いは大きいものを選
ぶのが好ましい。

【００８５】トナー排出及び回収バイアスの直流バイア
スＥ１や交流バイアスＡＣ１や、トナー排出バイアスの
印加時間等の制御により、磁気ブラシのトナー濃度を通
常５〜８％の濃度である現像手段の現像剤濃度より低く
２〜５％で制御する。

【００８６】前述したように、トナーリサイクル装置１
００を小型化し、適正な大きさにすると磁性粒子量が少
なくなるのでトナー回収能力は低下している。

【００８７】このため、ジャム等のトラブル時に起きる
未転写トナー像、特にベタ画像の未転写トナー像のクリ
ーニングにも良好に対応できるように、ベタ画像を含む
ジャム等のトラブル時に起きる未転写トナー像のクリー
ニングに際しては、不図示の制御部を通して、未転写ト
ナー像を光除電器１６により照射して除電し、トナーリ
サイクル装置１００のスリーブ１１０を回転させ、トナ
ー回収バイアスは印加せずにトナーリサイクル装置１０
０のスリーブ１１０を通過させ、更にスコロトロン帯電
器１１で再帯電して未転写トナー像の電位をほぼゼロと
し、クリーニング用現像バイアスとのマージンを持たせ
て現像器１３でのクリーニング性を良好とした後、クリ
ーニング用現像バイアスが印加される現像器１３により
クリーニングし、未転写トナー像を回収する。この際、
未転写トナー像のトナーリサイクル装置１００の通過に
際しては、回転させたスリーブ１１０にトナー排出バイ
アスを印加し、スリーブ１１０への未転写トナー像の付
着を防止する。

【００８８】また、現像器１３によるトナー回収時のク
リーニング用現像バイアスの値は未転写トナー像除去後
の感光体ドラム１０の電位より低く設定し、現像器１３
による未転写トナー像のクリーニング性を良好とさせる
ことが好ましい。この現像器１３によるクリーニング用
現像バイアスの印加後は、トナー回収バイアスを印加し
てもよい。

【００８９】上記により、小型で適正な大きさとして
も、磁性粒子の劣化やベタ画像やジャム等のトラブル時
に起きる未転写トナー像のクリーニングにも対応できる
トナーリサイクル手段が可能となる。

【００９０】

【発明の効果】請求項１ないし５によれば、トナーリサ
イクル手段よりの現像手段での排出トナーの回収が確実
となり、画像かぶりや前の画像のゴーストの発生が防止
される。

【００９１】請求項６または７によれば、小型で適正な
大きさで、かつ磁性粒子の劣化やベタ画像やジャム等の
トラブル時に起きる未転写トナー像のクリーニングにも
対応できるトナーリサイクル手段が可能となる。

【００９２】請求項８または９によれば、小型で適正な
大きさとしても、磁性粒子の劣化やベタ画像やジャム等
のトラブル時に起きる未転写トナー像のクリーニングに
も対応できるトナーリサイクル手段が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に共通する画像形成装置の一実施形態を
示すレーザプリンタの断面構成図である。

【図２】トナーリサイクル手段の拡大図である。

【図３】トナーリサイクル手段のリサイクルバイアスの
作動域を示す図である。

【図４】転写残トナーの現像手段への回収方法を示す図
である。

【図５】本発明の問題点を示す図である。

【図６】磁性粒子搬送体に形成される磁気ブラシの拡大
図である。

【図７】排出時間の調整によるトナー付着量の制御を示
す図である。

【図８】トナー排出バイアスの調整によるトナー付着量
の制御を示す図である。

【符号の説明】

１０感光体ドラム１１スコロトロン帯電器１２露光光学系１３現像器１００トナーリサイクル装置１１０スリーブ１３１現像スリーブＡＣ１交流バイアスＥ１直流バイアスＳ１，Ｓ２トナー濃度検知装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像形成体上の画像形成領域の転写残トナ
ーを一旦回収した後、非画像形成領域で前記像形成体上
に排出し、前記像形成体上の潜像を現像する現像手段へ
回収するトナーリサイクル手段を有する画像形成装置に
おいて、前記トナーリサイクル手段は前記像形成体と対向する磁
性粒子搬送体上に形成される磁性粒子からなる磁気ブラ
シであると共に、排出時は、前記像形成体へ付着させる単位面積当たりの
最大トナー付着量を制御することを特徴とする画像形成
装置。
【請求項２】像形成体上の画像形成領域の転写残トナ
ーを一旦回収した後、非画像形成領域で前記像形成体上
に排出し、前記像形成体上の潜像を現像する現像手段へ
回収するトナーリサイクル手段を有する画像形成装置に
おいて、前記トナーリサイクル手段は前記像形成体と対向する磁
性粒子搬送体上に形成される磁性粒子からなる磁気ブラ
シであると共に、前記磁気ブラシのトナー濃度に合わせて排出時間を調整
することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】像形成体上の画像形成領域の転写残トナ
ーを一旦回収した後、非画像形成領域で前記像形成体上
に排出し、前記像形成体上の潜像を現像する現像手段へ
回収するトナーリサイクル手段を有する画像形成装置に
おいて、前記トナーリサイクル手段は前記像形成体と対向する磁
性粒子搬送体上に形成される磁性粒子からなる磁気ブラ
シであると共に、前記磁気ブラシのトナー濃度に合わせてトナー排出条件
を調整することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】前記像形成体へ付着させる単位面積当た
りの最大トナー付着量が、トナー層として２層以下であ
ることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の
画像形成装置。
【請求項５】前記像形成体へ付着させる単位面積当た
りの最大トナー付着量が、トナー量として１ｍｇ／ｃｍ
²以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１
項に記載の画像形成装置。
【請求項６】像形成体上の画像形成領域の転写残トナ
ーを一旦回収した後、非画像形成領域で前記像形成体上
に排出し、前記像形成体上の潜像を現像する現像手段へ
回収するトナーリサイクル手段を有する画像形成装置に
おいて、前記トナーリサイクル手段は前記像形成体と対向する磁
性粒子搬送体上に形成される磁性粒子からなる磁気ブラ
シであると共に、前記現像手段に収納される磁性粒子に対し、前記トナー
リサイクル手段に収納される磁性粒子量は１０〜３０ｗ
ｔ％であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】前記トナーリサイクル手段内の磁性粒子
量は１００〜４００ｇであることを特徴とする請求項６
に記載の画像形成装置。
【請求項８】像形成体上の画像形成領域の転写残トナ
ーを一旦回収した後、非画像形成領域で前記像形成体上
に排出し、前記像形成体上の潜像を現像する現像手段へ
回収するトナーリサイクル手段を有する画像形成装置に
おいて、前記トナーリサイクル手段は前記像形成体と対向する磁
性粒子搬送体上に形成される磁性粒子からなる磁気ブラ
シであると共に、未転写トナー像の前記トナーリサイクル手段によるクリ
ーニング時は、前記トナーリサイクル手段を動作させ
ず、前記像形成体を帯電する帯電手段による再帯電後、
前記現像手段で回収することを特徴とする画像形成装
置。
【請求項９】前記現像手段によるトナー回収時のクリ
ーニング用現像バイアスは未転写トナー像除去後の像形
成体電位より低いことを特徴とする請求項８に記載の画
像形成装置。